На кафедре цифровых и аддитивных технологий РТУ МИРЭА разработали модульный 3D-принтер для печати несколькими материалами. Устройство самостоятельно меняет печатающие головы, поэтому оператору не требуется вручную переставлять оборудование при переходе от одного пластика к другому.
Разработчики называют решение первым в мире принтером такого типа. Старший преподаватель кафедры Александр Лим уточнил, что полностью аналогичной конструкции пока нет. Отдельные модульные части встречаются у других устройств, но именно сочетание автоматической смены голов и расширяемой конфигурации стало особенностью проекта РТУ МИРЭА.
Как устроена система автоматической смены голов
В основу проекта положили открытый проект Voron. Основное внимание команда уделила механизму, который отвечает за замену печатающего узла во время работы. Конструкция включает две печатающие головы и каретку с магнитным креплением.
- Каретка подъезжает к выбранной печатающей голове.
- Магнитный механизм захватывает голову и снимает её с базы.
- Принтер продолжает печать выбранным материалом.
- Для обратной замены каретка возвращает голову на место.
- Специальный штифт сдвигает магнитную пластину и ослабляет крепление.
- Каретка забирает вторую голову и продолжает формировать деталь.
Такой принцип позволяет сочетать в одном изделии пластики с разными свойствами. Пользователь может выбирать материал под требования к будущей детали, а не ограничиваться одной установленной головкой. Для небольшого производства или учебной лаборатории это особенно важно: конфигурацию оборудования можно менять по мере появления новых задач.
«Мы хотели создать принтер, который можно адаптировать под любые задачи, не покупая новое оборудование. Модульная система позволяет легко менять конфигурацию, что снижает затраты и делает технологию доступной для небольших производств и учебных лабораторий», сообщили участники проекта Никита Кочетов, Вероника Ермолаева и Даниил Котов.
Характеристики оборудования для аддитивного производства
Принтер формирует деталь послойно. Расплавленный пластик поступает через сопло и постепенно создаёт изделие. Заявленная область печати составляет 300×300×250 мм, скорость достигает 700 мм/с.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Печатающие головы | 2 |
| Область печати | 300×300×250 мм |
| Максимальная скорость | до 700 мм/с |
| Подогрев камеры | до 80 °C |
| Материалы | PLA, PETG, ABS, TPU и HIPS |
В конструкции предусмотрены закрытый корпус, подогреваемая платформа и активный нагрев рабочей камеры до 80 °C. Такой набор расширяет диапазон задач. На одном оборудовании можно создавать учебные образцы, прототипы и детали из разных видов пластика, подбирая сырьё по свойствам будущего изделия.
От учебного проекта к собственному оборудованию
Над принтером работали студенты четвёртого курса Н. Е. Кочетов, В. М. Ермолаева и Д. С. Котов, а также заведующий лабораторией и старший преподаватель А. А. Лим. Проект выполняли в рамках программы «Стартап как диплом» на кафедре цифровых и аддитивных технологий РТУ МИРЭА.
Работа включала научное исследование. Проект опубликовали в сборнике докладов Национальной научно-технической конференции с международным участием «Перспективные материалы и технологии». Для студента участие в такой разработке означает работу не только с готовым принтером, но и с конструкцией узлов, логикой их взаимодействия и задачами дальнейшего развития оборудования.
Следующим этапом стали гранты на разработку модульного пятиосевого 3D-принтера INTED MAP. Опыт создания механизма со сменными печатающими головами команда использует как основу для дальнейшей работы над собственным оборудованием для аддитивного производства.
Контроль качества станет следующим этапом
Сейчас разработчики планируют внедрить сервисы контроля качества. Они должны отслеживать печать в реальном времени и выявлять возникающие проблемы. Команда рассчитывает, что такой контроль поможет уменьшить расход материала и количество неудачных изделий.
Зачем принтеру автоматическая смена голов, если оператор может заменить их вручную? Ответ связан с повторяемостью процесса. Механизм сам выполняет последовательность захвата, снятия и установки узла, а оператору не приходится останавливать работу для ручной перестановки оборудования. В многоматериальной печати это сокращает число операций вокруг станка и открывает возможность создавать детали с разными свойствами в рамках одного задания.
Для конструкторской практики интерес представляет и модульный подход. Разработчики могут расширять оснащение под конкретные производственные и учебные задачи, не меняя весь принтер целиком. Это делает устройство платформой для дальнейших инженерных экспериментов, а не только готовым настольным оборудованием.
Что это означает для разработки изделий
Проект РТУ МИРЭА объединяет несколько направлений, важных для подготовки опытных образцов: цифровое проектирование, послойное создание деталей, работу с инженерными пластиками и развитие конструкции самого оборудования. Принтер рассчитан на печать из PLA, PETG, ABS, TPU и HIPS, поэтому команда может подбирать технологию изготовления под назначение детали.
Пока корпус новости не говорит о серийном выпуске принтера или о постановке оборудования на производство. Известно другое: разработка уже стала основой для следующего проекта, а механизм автосмены голов перешёл из учебно-исследовательской работы в направление создания пятиосевого оборудования.
Частые вопросы
Сколько стоит разработка?
В материалах о проекте стоимость не указана. Известно, что модульная система должна снижать затраты за счёт возможности менять конфигурацию без покупки нового оборудования.
Какие сроки разработки 3D-принтера?
Сроки создания устройства в опубликованных сведениях не приведены. Проект выполняли в рамках программы «Стартап как диплом» на кафедре цифровых и аддитивных технологий РТУ МИРЭА.
Какие документы нужны от меня как от заказчика?
Для этого проекта перечень документов заказчика не сообщается. В источниках описаны конструкция принтера, его характеристики, материалы и планы по развитию.
Можно разработать документ с описанием процесса производства по операциям?
В сообщениях о 3D-принтере такая задача не рассматривается. Известно, что проект включал научное исследование и разработку механизма автоматической смены печатающих голов.
Какие материалы поддерживает принтер?
Устройство рассчитано на PLA, PETG, ABS, TPU и HIPS. Выбор пластика зависит от требований к будущей детали.
Позиция экспертов Реестр Гарант
Команда «Реестр Гарант» видит в проекте РТУ МИРЭА полноценную инженерную разработку оборудования, а не просто учебную сборку. Автосмена печатающих голов, магнитная каретка и модульное расширение задают основу для дальнейшей конструкторской работы. Следующий шаг команды, пятиосевой 3D-принтер INTED MAP, показывает, что найденное решение уже развивают в новом оборудовании.